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自适应变分模态分解算法在高温高压水空化特性分析中的应用

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 56-67页

作者：许博胡鸿飞王海军西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

针对高温高压流动工况下,空化状态判断困难、传统分析方法难以有效提取压力脉动信号中的有效信息的问题,以孔板为对象,开展了高温高压水的空化实验,并提出了一种基于遗传算法的自适应变分模态分解(AVMD)算法。该算法通过结合中心频率法... 详细信息

针对高温高压流动工况下,空化状态判断困难、传统分析方法难以有效提取压力脉动信号中的有效信息的问题,以孔板为对象,开展了高温高压水的空化实验,并提出了一种基于遗传算法的自适应变分模态分解(AVMD)算法。该算法通过结合中心频率法、遗传算法、功率谱熵和相对能量等技术,自适应地确定变分模态分解算法中的超参数并有效去除信号中的噪声成分,提高了空化特征的提取精度。结果表明:AVMD算法能够精确捕捉到高温高压水流经孔板时空化现象的发生和发展,识别空化起始点、转捩点以及空化强度的变化;当高温高压水流经孔板后,压力脉动的无量纲频率在0.04~0.35、压力脉动的无量纲幅值在0.014~0.067时,空化现象开始出现;随着空化强度增加,管内压力脉动幅值和频率整体呈增大趋势;空化起始转捩点及空化严重转捩点与入口压力和工质入口过冷度密切相关。AVMD算法能够有效提高空化特性分析的精度,尤其是在复杂流动条件下的空化预测,为压水堆核电站冷却剂系统和高压蒸汽系统的稳定运行提供理论依据和参考。

关键词：高温高压水空化特性自适应变分模态分解孔板

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熔盐罐罐底角焊缝疲劳可靠性评估方法及应用

西安交通大学学报 2025年第1期59卷 215-224页

作者：俞兵胡海军谢国山李涌泉李秀峰西安交通大学化学工程与技术学院西安710049 中国特种设备检测研究院北京100029 国家市场监督管理总局技术创新中心(炼油与化工装备风险防控) 北京100029

为了准确评估熔盐罐罐底角焊缝服役过程中的疲劳可靠性,将应力影响因素和疲劳模型参数随机化,提出了一种基于应力-强度干涉理论的角焊缝疲劳可靠性评估方法。通过雨流计数法获得典型的熔盐液位变化幅值并统计其出现频率;建立了真实尺寸... 详细信息

为了准确评估熔盐罐罐底角焊缝服役过程中的疲劳可靠性,将应力影响因素和疲劳模型参数随机化,提出了一种基于应力-强度干涉理论的角焊缝疲劳可靠性评估方法。通过雨流计数法获得典型的熔盐液位变化幅值并统计其出现频率;建立了真实尺寸的角焊缝数值模型并获得其应力分布;基于角焊缝尺寸、载荷等应力影响因素的正态分布模型,应用拉丁超立方抽样方法对其抽样统计,从而获得角焊缝焊趾处等效结构应力的分布模型;对ASME BPVC.Ⅷ.2—2023标准中疲劳寿命模型的主应力-寿命曲线参数进行随机化,基于应力-强度干涉理论,建立了角焊缝疲劳可靠性评估模型;对某光热装置低温熔盐罐罐底角焊缝的疲劳可靠性进行实例分析。结果表明:一个季度内熔盐罐液位变化主要有6种典型工况,最大液位波动为1.55~12.39 m;角焊缝最大应力位于其内侧焊趾处,为301.5 MPa;多载荷下角焊缝的疲劳寿命均值为46 a,服役3 a后角焊缝的疲劳失效概率为0.040 6,服役30 a后的失效概率为0.335 9。

关键词：熔盐罐角焊缝应力-强度干涉模型疲劳可靠性

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水下/水面信息物理系统感知-通信-控制理论及其应用专刊序言

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控制与决策 2025年第1期 1-6页

作者：闫敬关新平刘妹琴燕山大学电气工程学院上海交通大学电子信息与电气工程学院西安交通大学人机混合增强智能全国重点实验室

0引言水下/水面信息物理系统是集感知传输和控制于一体的智能系统,包括探测与采集、通信与组网、控制与融合等过程.近年来,水下/水面信息物理系统及其相关技术的快速发展,推动了自主水下机器人、水下搜救与目标抓取、海洋牧场、水下传...

0引言水下/水面信息物理系统是集感知传输和控制于一体的智能系统,包括探测与采集、通信与组网、控制与融合等过程.近年来,水下/水面信息物理系统及其相关技术的快速发展,推动了自主水下机器人、水下搜救与目标抓取、海洋牧场、水下传感器网络、水声通信、水面救援、水下预警与监控等领域关键技术的升级换代和跨越发展.目前,水下/水面信息物理系统理论已经有部分成果涌现,然而相关研究正面临诸多亟待解决的难题.与陆地信息物理系统相比,水下/水面信息物理系统具有弱感知、弱通信以及强干扰等特点.例如:电磁波在水下快速衰减,导致GPS、北斗定位系统、雷达探测系统不能应用于水下;水下节点间时钟难以精确同步,且多径通信、声线弯曲、高传输能耗、长通信时延等因素不容忽视;潮汐、洋流、海面波浪、海洋生物群体和交通航运等干扰严重.

关键词：

从“0”到“N”全过程创新之路怎么走?——中国航空工业集团庆安-西安交通大学高压高速流体机械联合研究中心的探索

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陕西教育（高教版） 2025年第1期 5-6页

作者：李莉西安交通大学党委宣传部

2024年底,中国航空工业集团庆安-西安交通大学高压高速流体机械联合研究中心(以下简称联合研究中心)正式入驻西部科技创新港。“我们是带着‘礼物’入驻的!”联合研究中心主任、西安交通大学能源与动力工程学院教授席光微笑着说。他指... 详细信息

2024年底,中国航空工业集团庆安-西安交通大学高压高速流体机械联合研究中心(以下简称联合研究中心)正式入驻西部科技创新港。“我们是带着‘礼物’入驻的!”联合研究中心主任、西安交通大学能源与动力工程学院教授席光微笑着说。他指的“礼物”是花多少钱都买不来、正在实现国产化的压缩机设计制造技术。

关键词：联合研究中心航空工业集团能源与动力工程创新之路西安交通大学高速流体设计制造技术庆安

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第一性原理研究取代基对含能材料撞击感度的影响

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 124-134页

作者：黎红艳卢妹包恃缘刘福生刘正堂白志鑫刘其军西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计... 详细信息

取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计算得到了几种含能材料的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比v.接着,尝试通过分析氨基和甲基取代基的种类和数量对力学参数、能带结构、态密度等性质的影响.在一定程度下,氨基个数与撞击感度之间呈负相关,与禁带宽度呈正相关,可以通过比较带隙值来判断一组含氨基的多硝基芳烃材料的撞击感度大小关系.相较于氨基,甲基数量与力学性能的相关性较氨基取代基更好,甲基数量变化对材料的总态密度能量影响更大;甲基数量与材料的撞击感度之间没有相关性但与禁带宽度呈负相关,无法通过带隙值的大小来确定一组含甲基的硝基芳烃类含能材料的撞击感度大小关系.

关键词：含能材料撞击感度取代基力学性质电子性质

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内环化聚(β-氨基酯)的制备与生物物理性能

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 133-138页

作者：雍海洋李智立郭蕊周德重西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

拓扑结构对聚合物性能具有重要影响.本文通过调控聚合条件制备内环化聚(β-氨基酯)并探究其生物物理性能.以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和4-吗啉丙胺(MPA)为单体并控制其投料比及体系单体浓度,利用迈克尔加成反应制备了两种内环化聚(... 详细信息

拓扑结构对聚合物性能具有重要影响.本文通过调控聚合条件制备内环化聚(β-氨基酯)并探究其生物物理性能.以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和4-吗啉丙胺(MPA)为单体并控制其投料比及体系单体浓度,利用迈克尔加成反应制备了两种内环化聚(β-氨基酯).使用凝胶渗透色谱仪(GPC)、核磁共振波谱仪(NMR)和原子力显微镜(AFM)等对内环化聚(β-氨基酯)的化学组成、拓扑结构和生物物理性能进行表征与分析.结果表明,随着环化度的增加,聚(β-氨基酯)对DNA压缩能力增强,降解速率加快,质子缓冲能力提高,细胞毒性增大.本文研究结果为制备和表征内环化聚(β-氨基酯)提供了新思路,也为设计有效的基因递送载体提供了依据.

关键词：拓扑结构内环化聚(β-氨基酯) 投料比生物物理性能

基于内非金属元素掺杂的外微波电场协同增强镁储氢机理研究

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天然气工业 2024年第7期44卷 199-207页

作者：王欢吴震黄雅琨杨福胜张早校西安交通大学化学工程与技术学院

在众多的固态储氢材料中,镁基材料已被公认为极具应用前景,但镁在储氢过程中需要克服动力学性能差(氢解离扩散难)、反应能耗高等难题,因而阻碍了其大规模商业化应用。微波外场可高效加速化学反应并降低反应温度和能耗,已逐渐应用于改善... 详细信息

在众多的固态储氢材料中,镁基材料已被公认为极具应用前景,但镁在储氢过程中需要克服动力学性能差(氢解离扩散难)、反应能耗高等难题,因而阻碍了其大规模商业化应用。微波外场可高效加速化学反应并降低反应温度和能耗,已逐渐应用于改善储氢过程,但目前针对内非金属元素掺杂外微波电场协同增强镁储氢的研究鲜有报道。为此,基于第一性原理计算探究了内掺杂非金属元素外微波电场协同改善镁储氢的作用机制,分析了有无非金属元素掺杂下镁—氢气体系在微波电场作用前后的吸附能、电子特性、过渡态等热动力学性能变化机理。研究结果表明:①微波电场改变了氢气分子和镁表面的电荷分布,使得氢气分子出现电荷分离(发生极化);②态密度计算结果也表明微波电场改变了H-s轨道的电子态分布,使得H-s电子向高能量区域移动,从而增强H-s与Mg-sp轨道杂化,导致镁与氢气之间的相互作用增强;③内非金属元素掺杂外微波电场协同改性使吸氢过程的反应能垒从0.94 eV大幅降至0.77 eV。结论认为:①微波电场有助于氢气发生极化,激活了氢气的反应活性,降低反应能耗;②内非金属元素掺杂外微波电场协同改性促进了氢气在镁表面的反应进程,有效提高了镁吸氢过程的动力学性能。

关键词：固态储氢镁金属微波电场非金属掺杂第一性原理计算

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基于非关键组分的精馏序列和反应参数优化

高校化学工程学报 2019年第4期33卷 903-910页

作者：尹长芳刘桂莲西安交通大学化学工程与技术学院

多个精馏序列可用于分离多组分混合物,其能耗和投资费用均与其非关键组分总流量正相关,可据此辨识最优精馏序列。考虑反应器对精馏序列的影响,系统推导了反应器原料、操作参数和反应器流出物的关系,探究各组分在精馏序列作为非关键组分... 详细信息

多个精馏序列可用于分离多组分混合物,其能耗和投资费用均与其非关键组分总流量正相关,可据此辨识最优精馏序列。考虑反应器对精馏序列的影响,系统推导了反应器原料、操作参数和反应器流出物的关系,探究各组分在精馏序列作为非关键组分存在的规律,提出以非关键组分矩阵表征不同精馏序列和据此辨识最优精馏序列的方法。案例分析表明所提出的方法可简单、准确地确定分离不同组分数的混合物的非关键组分矩阵、边际气相流率和最优精馏序列。

关键词：精馏序列反应非关键组分环氧丙烷

不同净化工艺下氧气纯度对合成氨流程能耗的影响

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高校化学工程学报 2019年第6期33卷 1465-1472页

作者：王贤聪江健荣冯霄杨敏博西安交通大学化学工程与技术学院

对于配备纯氧气化的合成氨工艺流程来说,空分单元的能耗巨大,具有较大节能潜力。如果适当降低氧气纯度,可以有效降低整个合成氨流程的能耗。同时,由于流率增大使得后续净化单元的操作费用有所增加,这样就存在一个整个流程能耗最低的最... 详细信息

对于配备纯氧气化的合成氨工艺流程来说,空分单元的能耗巨大,具有较大节能潜力。如果适当降低氧气纯度,可以有效降低整个合成氨流程的能耗。同时,由于流率增大使得后续净化单元的操作费用有所增加,这样就存在一个整个流程能耗最低的最优纯度。研究应用Aspen Plus软件对甲烷化精制工艺下的工业合成氨全流程进行模拟并与液氮洗精制工艺进行了全面对比分析,着重考虑了空分所产氧气的纯度对于整个系统的影响。结果表明,氧气纯度的变化对净化工段的能耗有一定影响,两种净化流程所得能耗与氧气纯度的关系曲线走势十分相似。通过能耗与操作费用的对比,确定了92%氧气纯度的液氮洗工艺流程是合成氨的最优方案,对实际生产有一定指导作用。

关键词：合成氨氧气纯度甲烷化净化液氮洗净化 Aspen Plus